17.3 焦耳定律 课件 （共30张ppt）2025-2026学年物理沪科版（2024）九年级全一册

第十七章 电流做功与电功率
第3节 焦耳定律
2.知道电流通过导体时产生的热量和电流、电阻及通电时间的定性关系。
1.认识电能可以转化为热能，了解电热的应用。
3.理解焦耳定律的内容、公式、单位及其简单应用。
周末，爸爸出门前嘱咐女儿好好写作业，不要看电视。爸爸回来时看到女儿在认真写作业，电视机也没打开，很高兴。可是 _____________________后立刻就发现，女儿刚看过电视。
用手一摸电视机后盖
生活中，许多用电器接通电源后，都伴有热现象产生。
你知道他爸爸是根据什么道理判定的吗？
观察思考
（1）寻找以下用电器的共同特点
电热毯、电水壶、电饭煲、烤箱等。
分析：用电器工作时都要消耗电能，都会发热，在这个过程中，电能转化为内能。
（2）电流的热效应
电流通过导体时电能转化成内能的现象叫做电流的热效应。
1. 电流的热效应
知识点一：电流的热效应
主要利用电流热效应工作的装置称为电热器。如图所示的电热油汀、蒸汽电熨斗、电暖器、电水壶和电炉等都是电热器。
2. 电热器
灯泡通电后，在刚开始通电不是很热，可过了一会就很热，为什么？
导线和电炉丝串联，为什么电炉丝热得发红而导线并不很热？
电饭锅通电后为什么必须按下加热（煮饭）按钮开关才能煮熟饭？
3.电流产生的热量与哪些因素有关
观察思考
1.猜想与假设
电流通过导体产生的热量可能与哪些因素有关？
（1）可能与通电时间有关，因为通电时间越长，用电器产生的热量越多；
（2）可能与电阻有关，因为电炉丝发热，而跟电炉丝相连的铜导线却不太热；
（3）可能与电流有关，因为常听说，电流大容易引发火灾。
2.实验目的
探究电流通过导体产生的热量跟哪些因素有关。
3.实验原理
当电流通过电阻丝时，电流产生的热量就使瓶中的煤油温度升高、体积膨胀，即电流做功使电能转化为物体的内能(W＝Q)。当物体的内能增加时，温度就会升高，电流产生的热量越多，温度计管内的液面就上升的越高，示数就越大，我们可以通过温度计示数变化的大小来比较电流产生的热量的多少，从而比较电流做功的多少。
控制电流I、时间t 相同：研究电阻R 变化→对电热Q 的影响
控制电阻R、时间t 相同：研究电流I变化→对电热Q 的影响
控制电阻R、电流I相同：研究时间t变化→对电热Q 的影响
控
制
变
量
法
探究实验用什么物理方法？
4.设计实验
电流通过导体产热,其中所产生的热量既看不见也摸不着，如何测量呢？
既看不见也摸不着的科学量
既看得见也能测量的科学量
转化
转化
让电流产生的热量被气体吸收，通过观察气体的热膨胀（观察玻璃导管内的水柱升降）来测量。
（1）如图所示，控制电阻R、电流I 相同，闭合开关，每隔一定时间记录一次温度计的示数，比较通电时间对电热的影响；
通电时间越长温度计示数越大
5.进行实验
（2）相同时间内通过电阻R 的电流为I，移动滑动变阻器R0 的滑片，使通过电阻R 的电流为2I。比较电阻R 两次产生热量的多少；
通过电流为 2I 时比通过电流为 I 时的温度高
（3）如图所示，R2＞R1，控制通过导体的电流和通电时间不变，比较温度计的示数。
电阻R2 温度计的示数比电阻R1 温度计的示数大
（1）当电流和电阻一定时，通电时间越长，产生的热量越多。
（2）当电阻和通电时间一定时，电流越大，产生的热量越多。
（3）当电流和通电时间一定时，电阻越大，产生的热量越多。
6.实验结论
英国物理学家焦耳用近40年的时间做了400多次实验，发现了电流通过导体产生的热量跟导体电阻、通过导体的电流及通电时间之间的关系，即焦耳定律。
（1）内容：
电流通过导体产生的热量跟电流的二次方成正比，跟导体的电阻成正比，跟通电时间成正比。
（2）公式： Q = I2Rt?
较亮
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1. 焦耳定律
知识点二：焦耳定律
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（3）公式中Q = I2Rt 各量单位：
I 表示电流，单位是安培（A）
R 表示电阻，单位是欧姆（Ω）
t 表示时间，单位是秒（s）
Q表示热量，单位是焦耳（J）
1焦耳=1安2×1欧×1秒
焦耳在研究热的本质时，发现了热和功之间的转换关系，最终发展出热力学第一定律。
他用近40年的时间做了400多次实验，研究热和功的关系。即焦耳定律。
詹姆斯·普雷斯科特·焦耳（1818年12月24日—1889年10月11日），出生于曼彻斯特近郊的沙弗特，英国物理学家，英国皇家学会会员。
人物介绍：
主要成就：
（4）物理学家——焦耳
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2. 推导焦耳定律 ?
若电流做的功全部用来产生热量，
即 Q = W?
因为电功 W = UIt ?
根据欧姆定律 U = IR
所以 Q = W = UIt = I2Rt
可见，在消耗的电能全部用来产生热量时，根据电功公式和欧姆定律推导出的结论与焦耳定律一致。
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3. 电功与电热
（1）电功与电热的区别
电功是指电流通过一段电路所做的功，它的大小表示电路消耗电能的多少，也表示有多少电能转化为其他形式的能。电热是指电流通过一段电路做功时，电能转化为内能的那一部分。
两者表示的意义不同，是两个不同的概念。
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（2）电功与电热的联系
①纯电阻电路
该类电路中，电流通过用电器时，电能全部转化为内能，电流产生的热量就等于消耗的电能，即Q=W
Q放= W总=Pt=UIt= U2t/R =I2Rt
上述公式适用于纯电阻电路。如电炉、电热器、电熨斗等。
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②非纯电阻电路
在该类电路中，当电流通过用电器时，电能主要转化为其它形式的能量，只有一部分转化为内能 。
此时电能=内能+机械能 ，所以Q＜W。
例如：当电扇工作时，消耗的电能主要转化为电机的机械能，有少部分转化为内能发热。
W总＝UIt =W机械能＋Q热量
{5C22544A-7EE6-4342-B048-85BDC9FD1C3A}
电功
电功率
焦耳定律
适用条件
基本公式
W=UIt
P=UI
Q=I2Rt
推导公式
普遍适用
纯电阻电路
Q=W
4. 电功、电功率、焦耳定律计算公式及其适用范围
W=????2????t=I2Rt
?
P=????2????=I2R
?
Q=????2????t=UIt
?
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5. 电热的利用
电流通过导体时，使导体只发热的用电器是利用了电流的热效应，这类用电器称为电热器，而电热器的主要部分是发热体。电热器的优点: 清洁卫生，没有环境污染，热效率高，还可以方便地控制和调节温度。
　　电流的热量有时是有害的，应该及时解决。
（1）例如我们的电脑在工作时，电路元件发热，温度升高，会影响到电脑的稳定性，甚至烧坏电脑CPU。人们常常采用安装散热窗、使用微型风扇等方法及时散热。
6. 电热的防止
散热窗
微型
风扇
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电视机的后盖
（2）电视机散热方法：
在后盖开有很多孔，为了通风散热。
（3）投影仪的散热方法：
除在侧壁开孔外，内部还装有电风扇，工作时电风扇转动把热量吹到机器外面，可以降低灯泡、机器内部元件的温度。
散热窗
散热风扇
焦
耳
定
律
焦耳定律
电热与电功
电热的利用与防止
电流的热效应—电流通过导体时，电能转化为内能的现象
内容
公式：Q=I?Rt
电能全部转化为内能，Q＝W，即Q＝W＝UIt＝I2Rt
电能部分转化为内能，W >Q
1.某导体的电阻为5 Ω，通过它的电流为0.2 A，10 s内电流通过该导体产生的热量为?　2　J。电暖器是利用电流的?　热效应制成的加热设备。
2　
热　
2. 如图所示的电路中，电源电压保持6 V不变，电阻R1＝10 Ω，
R2＝20 Ω。闭合开关S，通电10 s，电阻R2产生的热量为?　8J。
8　
3. 实验小组在“探究电流产生的热量与哪些因素有关”的实验中，设计
了如图所示的电路，烧瓶中密封着等量的空气，电阻丝的阻值R甲＞R乙。
(1)实验中通过观察?　温度计示数的变化　来比较电流通过电阻丝时产生
热量的多少，这种研究问题的方法叫?　转换法　。
(2)将该电路设计成串联电路的目的是使通过两电阻丝的?　电流　相同，
通电相同时间后，发现甲瓶中的温度计示数升高得快，由此可得出结
论：当电流和通电时间相同时，?　电阻　越大，产生的热量越多。
温度计示数的变化　
转换法　
电流　
电阻　
(3)接着探究电流通过电阻丝产生热量的多少与电流大小的关系，应调节
滑片，使电路中的电流变大，通电相同时间，比较?　同一　(填“同一”
或“不同”)烧瓶内温度计的示数升高的多少。
同一